[科普中国]-引信的“大脑”——发火控制模块是如何运作的

出品：科普中国

作者：鸿爪雪梨

策划：武玥彤

监制：光明网科普事业部

弹药安全守护神系列专题稿件（二）引信的“大脑”——发火控制模块是如何运作的

对于武器弹药的使用者来说，引信的安全机构何时解除保险是关系到己方安全的头等大事，而引信的爆炸输出模块何时作用，则是关系到单次作战成败的核心要素。简单来说，爆炸序列能否作用，取决于控制模块的信息获取和信息处理是否可靠。

引信从生产、装箱、发射到碰及目标的过程中，作用在零件上的力多种多样，这些环境力对引信结构和零件的影响很大，有些环境力会使引信零件松动、脱落、变形或破坏，成为阻碍引信工作的干扰，甚至影响了机构的安全性。但有些环境力则可利用起来，作为引信解除保险或者发火的动力。在勤务运输过程中，引信必然会被搬动、运输，偶然磕碰、跌落等无法完全避免，但许多弹药最终同样是以碰撞的方式才能起爆，那么在已经解除保险的情况下，如何区分意外碰撞和目标碰撞，这就是发火控制模块的核心任务之一。

发火控制模块的任务，可以简单分为信息获取、信息传输、信号处理和处理结果输出四个步骤。引信可通过与目标的直接接触，利用相互作用或惯性作为目标特征信息；也可以在目标附近时，利用目标的电磁场或其他物理场识别特征；在某些弹药中，引信可由自身以外的其他设备，以指令的方式直接作用。在获取到信息之后，控制模块还需要对初始信息进行处理，去伪存真。处理结果一般体现为输出能够引爆火工品元件的能量。至此，引信的发火过程完毕，大脑做出了它的判断。

按照发火机理，发火机构主要分为针刺、撞击类的机械发火和压电、储能类的电发火两大类，此外还有绝热压缩发火、双动发火等较为“小众”的方式。值得注意的是，在枪榴弹、手雷等简单弹药的引信中，并没有一个显著的、独立的发火控制模块，但在特定环境力下可靠作用这一基本功能是共通的。

图1 某普通手雷剖面图

如图1所示为普通手雷的剖面示意图。图中弹簧和击针的组合承担了发火控制的功能。在保险环松脱后，手雷已处于待发状态，此时一旦手雷丢出去后碰到了障碍物，则击针会在弹簧的推动下针刺火帽，针刺的动能必须100%大于火帽发火所需的最小能量，方能可靠引爆炸药。但同时待发状态的手雷并不一定会马上投出，在解除保险到投出去的过程中，如果受到了意外晃动或撞击，又要求击针的行程较小，不会戳击到火帽。因此必须设计合理的击针行程和弹簧抗力，并保证二者互相匹配，才能到达上述效果。

手雷的弹簧和击针组成了一个最简单的针刺瞬发发火机构，这种发火机构的作用时间较长，约为100~500微秒（1秒为一百万微秒），在某些对瞬发度要求较高的场合，则需要更高瞬发度的发火机构。

图2 某单兵破甲弹剖面图

图2所示为某单兵破甲弹的剖面图，这款破甲弹结构简单，作战部分仅由引信、战斗部组成，其中引信通过位于头部的压电开关感受弹药和目标的碰撞信息，是一种高瞬发度的压电触发方式。

压电发火机构可利用压电效应将引信碰撞的能量转化为电信号，这种机构的瞬发度仅50微秒，是破甲弹引信的不二之选。压电发火机构的触发组件一般为压电陶瓷（压电晶体），在弹药撞击目标时，压电陶瓷内部随着弹头变形而变形，在上下表面之间产生了电荷的变化，虽然时间极短，但却能在瞬间产生数千伏的高电压，足以起爆电雷管。

压电发火机构将触发组件和发火组件分开，实现了弹头碰撞、弹尾起爆，从而可以方便的调整破甲弹的炸高和起爆方式，显著提高了破甲弹的威力，同时压电发火机构对弹药初速和后坐力不敏感，又进一步的扩大了破甲弹的适用范围。

发火机构设计的基本要求是足够的安全性和可靠性，对于这样一个既要合适的钝感度，又要合适的灵敏度，某些场合还要求极短的瞬发度，引信发火机构可以当之无愧的称之为在“刀刃上跳芭蕾舞”。